机床夹具定位机构的设计
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③定位心轴与圆孔过盈配合时：
Y 0
以定位心轴水平放置时为例：
d 1 Td1
0
d0 Td
例：如图加工通槽，保证30°±20′计算定位误差
18H 8(
0.027 0
) / f 7(
0.016 0.034
)
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
基准位移误差：
" ' Y H1 H1 O'O"
z x 2次重复限制， 3次重复限制
V3
限制了：x z 限制了： x z 限制了： y z
xz
定位误差的计算 由于定位误差ΔD是由基准不重合误差和基准位移误 差组合而成的。因此在计算定位误差时，先分别算出ΔB 和ΔY，然后将两者组合而得ΔD。组合时可有如下情况： （1）ΔY≠0，ΔB＝0时，ΔD＝ΔY （2）ΔY＝0，ΔB≠0时，ΔD＝ΔB （3）ΔY≠0，ΔB≠0时， 如果工序基准不在定位基面上：ΔD＝ΔB＋ΔY 如果工序基准 在 定位基面上：ΔD＝ΔB±ΔY “＋”、“－”的判别方法为： 接触点和工序基准 相对于 定位基准 同负异正
二、由工件加工要求确定工件应限制 的自由度数
生产现场
应该限制: Y、Z方向的移动 X、Y、Z的转动
举一反三 考考你
应该限制: X、Y、Z方向的移动 X、Y、Z的转动
小结：
工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须 限制，不影响加工精度要求的自由度可以限制也 可不限制，视加工时的具体情况而定。
因此，按照工件加工要求确定工件必须限制的 自由度数是工件定位中应解决的首要问题。
基准与定位副
1、基准与基面
基准：用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的 那些点、线、面。
基面：基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常 是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。
2、工序基准与定位基准 工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面的尺寸 和形状位置的基准。 定位基准：在加工中可用作定位的基准。 3、定位基准（定位基面）与限位基准（限位基面） 定位基准（定位基面）在工件上 限位基准（限位基面）在定位元件上
小结
1、平面定位
支承钉 支承板
2、圆孔定位
圆柱销
圆锥销
ห้องสมุดไป่ตู้
心轴
3、外圆定位
V形块 4、圆锥孔定位
顶尖
组合定位中各定位元件限制 自由度分析
组合定位：
工件以两个或两个以上定位基准的定位， 称为组合定位。
一、判断准则
1）转动不变 2）移动
若不重复，则不变
若重复，则重新判断 ① 根据限制自由度的多少，选定首参和次参 ② 首参不变 ③ 移动次参，看工件能否转动。若工件不能转 动，则该移动不能转换；若工件能转动，则该移 动转换为转动。
②当加工要素位于两孔之外时，转动θ1后误差最大；
tan1 D1 d1 1min D2 d2 2 min 2L
③当加工要素位于两孔之间时，转动θ2后误差最大；
tan2 D2 d 2 2 min D1 d1 1min 2L
⑵如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个) 坐标轴转动方向的自由度的作用。
⑶改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承， 把圆柱销改为削边销就是典型的例子。 ⑷提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避免重 复定位的干涉。
第三节
机床夹具定位机构的设计3 ---定位误差的分析计算
例4：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.31 两顶尖组合定位分析
例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元 件限制的自由度。
图2.32 V形块组合定位分析右－ V1、左－V2
三、组合定位中重复定位现象的消除方法
⑴如下2.33图使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该 坐标轴移动方向自由度的作用。
过定位分析（桌子与三角架）
图2-17 过定位分析
4、过定位
过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、 位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要 的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会 起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械 加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的， 因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生 定位干涉等情况。
Z Y X Z Y X Z Y X Z Y
a）
b）
c）
X
d） 图2-15 工件应限制的自由度
3、欠定位
工件所需限制的自由度没有全部限制。 欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
Z Y X
B
B
a）
b）
图2-16 欠定位示例
4、过定位
过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度） 被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。
2.以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：
① 定位心轴水平放置：
Y O O2 O O1 D max d min D min d max 2 2
1 Y ( TD Td ) 2
② 定位心轴垂直放置：
Y Dmax dmin max TD Td min 其中 min＝Dmin dmax (属于最小间隙量）
d)定位误差分析
对30： △B=0 △Y= △Y1 =0.015+0.009+ 0.005=0.029 ∴△D=0.029
对20： △1max=0.029 △2max=0.078 △B=0
∴Y =｛［(△2max－△1max) / 2］/ 70｝×30 =0.0105 △Y=△1max+2Y =0.029+0.021 =0.05 ∴△D=0.05
实际参与定位先后分不出，
过定位及其改进
例2：如图2.29工件以外圆柱在3个 短V形块上定位，分析各元件限制 的自由度。 单个定位时：
V1 V2
按上准则分析，实际V1、V2较V3先 参与，V1、V2参与分不出先后，假 设Ｖ１为首参限制了 x ，V2次参 限制了 ；V3最后限制了 y y 。
三、定位的分类
1、完全定位：
定位元件限制的自由度＝6个
大端面限制: X 方向的移动 Y、Z的转动
短销限制: Y、Z方向的移动
防转销限制: X 方向转动
2、不完全定位：
① 定位元件限制的自由度<6个 ②定位元件限制的自由度≥工件所需限制的自由度
应该限制: Y、Z方向的移动 Y、Z的转动
完全定位与不完全定位
六点定位原理的四点说明
3、夹具上的定位元件与工件的定位基准始终保持 紧密接触或配合，才能起到限制自由度的作用。
六点定位原理的四点说明
4、定位与夹紧的概念应分清 将夹具上定位元件抽象转化为相应的定位支承点， 每个支承点限制某一方面的自由度，并不是说工件已 失去了在该方面移动或转动的可能性。 这种可能性需要用夹紧装置来限制。
定位夹紧的过程统称为工件的装夹。
工件的装夹的方式有：先定位后夹紧 和 夹紧过程中同时 实现定位两种
2、工件装夹的方法
方法一：找正安装法 直接找正法和划线找正法 方法二：夹具安装 采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要 求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装 夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专 用装备，但效率低，一般用于单件和小批生产。 批量较大时，大都采用夹具装夹工作
三、单个典型表面 定位误差计算：
1. 以平面定位时的定位误差：
工件以平面定位时，定位基面的位置可以看成 是不变动的，因此基准位移误差为零，即工件以平 面定位时 Δ Y=0
例 如下图所示，以A 面定位加工φ 30H7孔，求加 工尺寸32±0.05mm的定位误差。
例：如图2.43两种方案铣平面，试分析定位误差。
二 应用举例
例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.28 两销一面
过定位及其改进
例2：如图2.29工件以外圆柱在3个 短V形块上定位，分析各元件限制 的自由度。
图2.29 三个V形块 组合定位分析
例3：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支 承平面上定位，分析各元件限制的自由度
0
例.如下图所示，用角度铣刀铣削斜面，求加工距离 尺寸为39±0.04mm的定位误差。
4、组合定位时定位误差的分析计算
基准不重合误差的计算与前方法相同，下 面重点分析基准位移误差的计算。
① 平行于两销连线方向的尺寸 该自由度由圆柱销1限制 △Y1 =△D1 +△d1+△1min= △1max
OO
' "
O ' A' sin
2
O " A" sin
TD 2 sin
2
0.707TD
2
Y 0.707 TD
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H1：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H2：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H3：
例 ：如图2.52加工通槽，已知d1= 250 0.021 、d2= 40 0.025 、两圆同 0 轴度0.02，保证对称度0.1、A= 34.80.17 ，分析计算定位误差。
例1：如图2.50工 件以两孔一面在两 销一面上定位加工 孔，试设计两销直 径并进行定位误差 分析 〔10H7(+0.015)〕。
解 ： a) 销 1 布 右 孔 10－ 0..005 d1 =10g6= － 0 014 △1=0.005 b) ∵ LK±△K=70±0.05 ∴ LJ ± △J =70±0.02 c)查表2.1 b=4 △2 =2b/D2（ △k＋△J－△1/2） － 0.054 ＝ 8/10×(0.05+0.02 － 10－ 0.063 0.005/2)=0.054 d2=(10－0.054)h6=
本节结束
二 应用举例
例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.28 两销一面
单个定位时： 支承平面：限制了：x
圆柱销1：限制了： x y 圆柱销2：限制了： x y x y 重复限制 ，分析知
y z
假设1首参，限制： x y 2次参， 限制了 x z y y 综合结果：限制了：x x z z 且 x重复限制。
第三节
机床夹具定位机构的设计2 ---典型表面的定位方法
图2.12 辅助支承应用实例
图2.13 辅助支承应用实例
如下2.20(a)图固定式定位销，中批量以下生产用
如下2.20(b)图可换式定位销，大批量以上生 产用；
图2.15 刚性心轴 图a 动配合心轴 图b 静配合心轴
4、定位副 将定位基面与限位基面合称为定位副
一．定位误差的概念： 定位误差（△D）是指由于定位不准而造成的加工误差。
定义：工序基准与定位基 准之间的联系尺寸的公差 在加工尺寸上的投影 定义：定位基准相对于 限位基准的变动范围在 加工尺寸上的投影
基准不重合误差(△B) 定位误差 基准位移误差(△Y)
定位的概念
定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、“正确” 加工位置的过程。 或者说：一批工件先后装到夹具中，都能占据一致正确加 工位置的过程。
注：本节主要讲什么是“确定”、“正确”的加工位置。
一、六点定位原理：
工件在没有采取定位措施 之前，与空间自由状态的 刚体相似，每个工件在夹 具中的位置可以是任意的、 不确定的。 存在6个方向的自由度
第三节
机床夹具定位机构的设计1 ---定位原理分析
补充： 工件的装夹
1、工件装夹的概念
在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对于其 他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确 的位置，并在加工过程中承受各种力的作用而始终保持这一准 确位置不变。 定位：使工件获得正确的加工位置 夹紧：固定工件的正确加工位置
一、六点定位原理：
六点定位原理 是指用六个适 当分布支撑点来 分别限制工件的 六个自由度，从 而使工件在空间 得到确定位置的 方法。
六点定位原理的四点说明
1、“点”的含义： “点”表示对自由度的限制，与直接接触点不同
六点定位原理的四点说明
2、支承点必须适当分布
三个支承点在一直线上
没有限制三个自由度
Y 0
以定位心轴水平放置时为例：
d 1 Td1
0
d0 Td
例：如图加工通槽，保证30°±20′计算定位误差
18H 8(
0.027 0
) / f 7(
0.016 0.034
)
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
基准位移误差：
" ' Y H1 H1 O'O"
z x 2次重复限制， 3次重复限制
V3
限制了：x z 限制了： x z 限制了： y z
xz
定位误差的计算 由于定位误差ΔD是由基准不重合误差和基准位移误 差组合而成的。因此在计算定位误差时，先分别算出ΔB 和ΔY，然后将两者组合而得ΔD。组合时可有如下情况： （1）ΔY≠0，ΔB＝0时，ΔD＝ΔY （2）ΔY＝0，ΔB≠0时，ΔD＝ΔB （3）ΔY≠0，ΔB≠0时， 如果工序基准不在定位基面上：ΔD＝ΔB＋ΔY 如果工序基准 在 定位基面上：ΔD＝ΔB±ΔY “＋”、“－”的判别方法为： 接触点和工序基准 相对于 定位基准 同负异正
二、由工件加工要求确定工件应限制 的自由度数
生产现场
应该限制: Y、Z方向的移动 X、Y、Z的转动
举一反三 考考你
应该限制: X、Y、Z方向的移动 X、Y、Z的转动
小结：
工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须 限制，不影响加工精度要求的自由度可以限制也 可不限制，视加工时的具体情况而定。
因此，按照工件加工要求确定工件必须限制的 自由度数是工件定位中应解决的首要问题。
基准与定位副
1、基准与基面
基准：用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的 那些点、线、面。
基面：基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常 是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。
2、工序基准与定位基准 工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面的尺寸 和形状位置的基准。 定位基准：在加工中可用作定位的基准。 3、定位基准（定位基面）与限位基准（限位基面） 定位基准（定位基面）在工件上 限位基准（限位基面）在定位元件上
小结
1、平面定位
支承钉 支承板
2、圆孔定位
圆柱销
圆锥销
ห้องสมุดไป่ตู้
心轴
3、外圆定位
V形块 4、圆锥孔定位
顶尖
组合定位中各定位元件限制 自由度分析
组合定位：
工件以两个或两个以上定位基准的定位， 称为组合定位。
一、判断准则
1）转动不变 2）移动
若不重复，则不变
若重复，则重新判断 ① 根据限制自由度的多少，选定首参和次参 ② 首参不变 ③ 移动次参，看工件能否转动。若工件不能转 动，则该移动不能转换；若工件能转动，则该移 动转换为转动。
②当加工要素位于两孔之外时，转动θ1后误差最大；
tan1 D1 d1 1min D2 d2 2 min 2L
③当加工要素位于两孔之间时，转动θ2后误差最大；
tan2 D2 d 2 2 min D1 d1 1min 2L
⑵如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个) 坐标轴转动方向的自由度的作用。
⑶改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承， 把圆柱销改为削边销就是典型的例子。 ⑷提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避免重 复定位的干涉。
第三节
机床夹具定位机构的设计3 ---定位误差的分析计算
例4：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.31 两顶尖组合定位分析
例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元 件限制的自由度。
图2.32 V形块组合定位分析右－ V1、左－V2
三、组合定位中重复定位现象的消除方法
⑴如下2.33图使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该 坐标轴移动方向自由度的作用。
过定位分析（桌子与三角架）
图2-17 过定位分析
4、过定位
过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、 位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要 的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会 起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械 加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的， 因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生 定位干涉等情况。
Z Y X Z Y X Z Y X Z Y
a）
b）
c）
X
d） 图2-15 工件应限制的自由度
3、欠定位
工件所需限制的自由度没有全部限制。 欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
Z Y X
B
B
a）
b）
图2-16 欠定位示例
4、过定位
过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度） 被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。
2.以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：
① 定位心轴水平放置：
Y O O2 O O1 D max d min D min d max 2 2
1 Y ( TD Td ) 2
② 定位心轴垂直放置：
Y Dmax dmin max TD Td min 其中 min＝Dmin dmax (属于最小间隙量）
d)定位误差分析
对30： △B=0 △Y= △Y1 =0.015+0.009+ 0.005=0.029 ∴△D=0.029
对20： △1max=0.029 △2max=0.078 △B=0
∴Y =｛［(△2max－△1max) / 2］/ 70｝×30 =0.0105 △Y=△1max+2Y =0.029+0.021 =0.05 ∴△D=0.05
实际参与定位先后分不出，
过定位及其改进
例2：如图2.29工件以外圆柱在3个 短V形块上定位，分析各元件限制 的自由度。 单个定位时：
V1 V2
按上准则分析，实际V1、V2较V3先 参与，V1、V2参与分不出先后，假 设Ｖ１为首参限制了 x ，V2次参 限制了 ；V3最后限制了 y y 。
三、定位的分类
1、完全定位：
定位元件限制的自由度＝6个
大端面限制: X 方向的移动 Y、Z的转动
短销限制: Y、Z方向的移动
防转销限制: X 方向转动
2、不完全定位：
① 定位元件限制的自由度<6个 ②定位元件限制的自由度≥工件所需限制的自由度
应该限制: Y、Z方向的移动 Y、Z的转动
完全定位与不完全定位
六点定位原理的四点说明
3、夹具上的定位元件与工件的定位基准始终保持 紧密接触或配合，才能起到限制自由度的作用。
六点定位原理的四点说明
4、定位与夹紧的概念应分清 将夹具上定位元件抽象转化为相应的定位支承点， 每个支承点限制某一方面的自由度，并不是说工件已 失去了在该方面移动或转动的可能性。 这种可能性需要用夹紧装置来限制。
定位夹紧的过程统称为工件的装夹。
工件的装夹的方式有：先定位后夹紧 和 夹紧过程中同时 实现定位两种
2、工件装夹的方法
方法一：找正安装法 直接找正法和划线找正法 方法二：夹具安装 采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要 求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装 夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专 用装备，但效率低，一般用于单件和小批生产。 批量较大时，大都采用夹具装夹工作
三、单个典型表面 定位误差计算：
1. 以平面定位时的定位误差：
工件以平面定位时，定位基面的位置可以看成 是不变动的，因此基准位移误差为零，即工件以平 面定位时 Δ Y=0
例 如下图所示，以A 面定位加工φ 30H7孔，求加 工尺寸32±0.05mm的定位误差。
例：如图2.43两种方案铣平面，试分析定位误差。
二 应用举例
例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.28 两销一面
过定位及其改进
例2：如图2.29工件以外圆柱在3个 短V形块上定位，分析各元件限制 的自由度。
图2.29 三个V形块 组合定位分析
例3：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支 承平面上定位，分析各元件限制的自由度
0
例.如下图所示，用角度铣刀铣削斜面，求加工距离 尺寸为39±0.04mm的定位误差。
4、组合定位时定位误差的分析计算
基准不重合误差的计算与前方法相同，下 面重点分析基准位移误差的计算。
① 平行于两销连线方向的尺寸 该自由度由圆柱销1限制 △Y1 =△D1 +△d1+△1min= △1max
OO
' "
O ' A' sin
2
O " A" sin
TD 2 sin
2
0.707TD
2
Y 0.707 TD
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H1：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H2：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H3：
例 ：如图2.52加工通槽，已知d1= 250 0.021 、d2= 40 0.025 、两圆同 0 轴度0.02，保证对称度0.1、A= 34.80.17 ，分析计算定位误差。
例1：如图2.50工 件以两孔一面在两 销一面上定位加工 孔，试设计两销直 径并进行定位误差 分析 〔10H7(+0.015)〕。
解 ： a) 销 1 布 右 孔 10－ 0..005 d1 =10g6= － 0 014 △1=0.005 b) ∵ LK±△K=70±0.05 ∴ LJ ± △J =70±0.02 c)查表2.1 b=4 △2 =2b/D2（ △k＋△J－△1/2） － 0.054 ＝ 8/10×(0.05+0.02 － 10－ 0.063 0.005/2)=0.054 d2=(10－0.054)h6=
本节结束
二 应用举例
例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各 元件限制的自由度。
图2.28 两销一面
单个定位时： 支承平面：限制了：x
圆柱销1：限制了： x y 圆柱销2：限制了： x y x y 重复限制 ，分析知
y z
假设1首参，限制： x y 2次参， 限制了 x z y y 综合结果：限制了：x x z z 且 x重复限制。
第三节
机床夹具定位机构的设计2 ---典型表面的定位方法
图2.12 辅助支承应用实例
图2.13 辅助支承应用实例
如下2.20(a)图固定式定位销，中批量以下生产用
如下2.20(b)图可换式定位销，大批量以上生 产用；
图2.15 刚性心轴 图a 动配合心轴 图b 静配合心轴
4、定位副 将定位基面与限位基面合称为定位副
一．定位误差的概念： 定位误差（△D）是指由于定位不准而造成的加工误差。
定义：工序基准与定位基 准之间的联系尺寸的公差 在加工尺寸上的投影 定义：定位基准相对于 限位基准的变动范围在 加工尺寸上的投影
基准不重合误差(△B) 定位误差 基准位移误差(△Y)
定位的概念
定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、“正确” 加工位置的过程。 或者说：一批工件先后装到夹具中，都能占据一致正确加 工位置的过程。
注：本节主要讲什么是“确定”、“正确”的加工位置。
一、六点定位原理：
工件在没有采取定位措施 之前，与空间自由状态的 刚体相似，每个工件在夹 具中的位置可以是任意的、 不确定的。 存在6个方向的自由度
第三节
机床夹具定位机构的设计1 ---定位原理分析
补充： 工件的装夹
1、工件装夹的概念
在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对于其 他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确 的位置，并在加工过程中承受各种力的作用而始终保持这一准 确位置不变。 定位：使工件获得正确的加工位置 夹紧：固定工件的正确加工位置
一、六点定位原理：
六点定位原理 是指用六个适 当分布支撑点来 分别限制工件的 六个自由度，从 而使工件在空间 得到确定位置的 方法。
六点定位原理的四点说明
1、“点”的含义： “点”表示对自由度的限制，与直接接触点不同
六点定位原理的四点说明
2、支承点必须适当分布
三个支承点在一直线上
没有限制三个自由度